Ny utvikling i kvalitetssikring av konkrete fortau kan gi viktig informasjon om kvalitet, holdbarhet og overholdelse av hybriddesignkoder.
Konstruksjonen av betongbelegg kan se nødsituasjoner, og entreprenøren må bekrefte kvaliteten og holdbarheten til støpt i stedet. Disse hendelsene inkluderer eksponering for regn under helningsprosessen, etter anvendelse av herdingforbindelser, krymping av plast og sprekker i løpet av noen timer etter helhet, og betongteksturering og herding. Selv om styrkekravene og andre materialtester er oppfylt, kan ingeniører kreve fjerning og utskifting av fortau-deler fordi de er bekymret for om in-situ-materialene oppfyller blandingsdesignspesifikasjonene.
I dette tilfellet kan petrografi og andre komplementære (men profesjonelle) testmetoder gi viktig informasjon om kvaliteten og holdbarheten til betongblandinger og om de oppfyller arbeidsspesifikasjoner.
Figur 1. Eksempler på fluorescensmikroskopmikrografier av betongpasta ved 0,40 W/C (øverste venstre hjørne) og 0,60 W/C (øverst til høyre hjørne). Den nedre venstre figuren viser enheten for å måle resistiviteten til en betongsylinder. Den nedre høyre figuren viser forholdet mellom volumresistivitet og w/c. Chunyu Qiao og DRP, et tvinningsfirma
Abrams lov: "Trykkstyrken til en betongblanding er omvendt proporsjonal med vann-sementforholdet."
Professor Duff Abrams beskrev først forholdet mellom vann-sementforhold (W/C) og trykkfasthet i 1918 [1], og formulerte det som nå kalles Abrams lov: "Trykkstyrken til betongvann/sementforhold." I tillegg til å kontrollere trykkfastheten, blir nå foretrukket vannsementforholdet (w/cm) nå fordi det gjenkjenner erstatning av Portland sement med supplerende sementeringsmaterialer som flyveaske og slagg. Det er også en nøkkelparameter for betongholdbarhet. Mange studier har vist at betongblandinger med w/cm lavere enn ~ 0,45 er holdbare i aggressive miljøer, for eksempel områder som er utsatt for fryse-tine sykluser med avisingssalter eller områder der det er en høy konsentrasjon av sulfat i jorden.
Kapillære porer er en iboende del av sementoppslemmingen. De består av rommet mellom sementhydreringsprodukter og uhydratiserte sementpartikler som en gang var fylt med vann. [2] Kapillærporene er mye finere enn medfanget eller fangede porer og bør ikke forveksles med dem. Når kapillærporene er koblet sammen, kan væske fra det ytre miljø migrere gjennom pastaen. Dette fenomenet kalles penetrasjon og må minimeres for å sikre holdbarhet. Mikrostrukturen til den holdbare betongblandingen er at porene er segmentert i stedet for tilkoblet. Dette skjer når w/cm er mindre enn ~ 0,45.
Selv om det er notorisk vanskelig å måle w/cm for herdet betong, kan en pålitelig metode gi et viktig kvalitetssikringsverktøy for å undersøke herdet støpt på plass. Fluorescensmikroskopi gir en løsning. Slik fungerer det.
Fluorescensmikroskopi er en teknikk som bruker epoksyharpiks og fluorescerende fargestoffer for å belyse materialer om materialer. Det er ofte brukt i medisinsk vitenskap, og det har også viktige applikasjoner innen materialvitenskap. Den systematiske anvendelsen av denne metoden i betong startet for nesten 40 år siden i Danmark [3]; Det ble standardisert i de nordiske landene i 1991 for å estimere W/C for herdet betong, og ble oppdatert i 1999 [4].
For å måle w/cm av sementbaserte materialer (dvs. betong, mørtel og fuging), brukes fluorescerende epoksy til å lage en tynn seksjon eller betongblokk med en tykkelse på omtrent 25 mikron eller 1/1000 tommer (figur 2). Prosessen involverer betongkjernen eller sylinderen kuttes i flate betongblokker (kalt emner) med et område på omtrent 25 x 50 mm (1 x 2 tommer). Blanket er limt på et glassglide, plassert i et vakuumkammer, og epoksyharpiks introduseres under vakuum. Når w/cm øker, vil tilkoblingen og antall porer øke, så mer epoksy vil trenge inn i pastaen. Vi undersøker flakene under et mikroskop ved hjelp av et sett med spesielle filtre for å begeistre de lysstofffargestoffene i epoksyharpiksen og filtrere ut overflødige signaler. På disse bildene representerer de svarte områdene aggregerte partikler og uhydratiserte sementpartikler. Porøsiteten til de to er i utgangspunktet 0%. Den lysegrønne sirkelen er porøsiteten (ikke porøsiteten), og porøsiteten er i utgangspunktet 100%. En av disse funksjonene det flekkete grønne "stoffet" er en pasta (figur 2). Ettersom w/cm og kapillær porøsitet av betong øker, blir den unike grønne fargen på pastaen lysere og lysere (se figur 3).
Figur 2. Fluorescensmikrograf av flak som viser aggregerte partikler, tomrom (V) og lim. Den horisontale feltbredden er ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao og DRP, et tvinningsfirma
Figur 3. Fluorescensmikrografer av flakene viser at når W/CM øker, blir den grønne pastaen gradvis lysere. Disse blandingene er luftet og inneholder flyveaske. Chunyu Qiao og DRP, et tvinningsfirma
Bildeanalyse innebærer å trekke ut kvantitative data fra bilder. Det brukes i mange forskjellige vitenskapelige felt, fra fjernmålingsmikroskop. Hver piksel i et digitalt bilde blir i hovedsak et datapunkt. Denne metoden lar oss knytte tall til de forskjellige grønne lyshetsnivåene som er sett på disse bildene. I løpet av de siste 20 årene, med revolusjonen innen stasjonær datakraft og anskaffelse av digital bilde, har bildeanalyse nå blitt et praktisk verktøy som mange mikroskopister (inkludert betongpetrologer) kan bruke. Vi bruker ofte bildeanalyse for å måle kapillærporøsiteten til oppslemmingen. Over tid fant vi at det er en sterk systematisk statistisk korrelasjon mellom w/cm og kapillærporøsiteten, som vist i følgende figur (figur 4 og figur 5)).
Figur 4. Eksempel på data hentet fra fluorescensmikrografier av tynne seksjoner. Denne grafen plotter antall piksler på et gitt grått nivå i en enkelt fotomikrograf. De tre toppene tilsvarer aggregater (oransje kurve), pasta (grått område) og tomrom (ufylt topp helt til høyre). Kurven for pastaen lar en beregne den gjennomsnittlige porestørrelsen og standardavviket. Chunyu Qiao og DRP, Twining Company Figur 5. Denne grafen oppsummerer en serie w/cm gjennomsnittlige kapillærmålinger og 95% konfidensintervaller i blandingen sammensatt av ren sement, fly aske sement og naturlig pozzolan bindemiddel. Chunyu Qiao og DRP, et tvinningsfirma
I den endelige analysen er det pålagt tre uavhengige tester for å bevise at betongen på stedet er i samsvar med blandingsdesignspesifikasjonen. Så langt det er mulig, skaff deg kjerneprøver fra plasseringer som oppfyller alle akseptkriterier, samt prøver fra relaterte plasseringer. Kjernen fra den aksepterte utformingen kan brukes som en kontrollprøve, og du kan bruke den som et mål for å evaluere samsvar med den aktuelle utformingen.
Etter vår erfaring, når ingeniører med poster ser dataene hentet fra disse testene, aksepterer de vanligvis plassering hvis andre viktige ingeniøregenskaper (for eksempel trykkstyrke) blir oppfylt. Ved å tilveiebringe kvantitative målinger av w/cm og formasjonsfaktor, kan vi gå utover testene som er spesifisert for mange jobber for å bevise at den aktuelle blandingen har egenskaper som vil oversette til god holdbarhet.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI er sjefslitografen til DRP, et tvinningsfirma. Han har mer enn 25 års profesjonell petrologerfaring og inspiserte personlig mer enn 10.000 prøver fra mer enn 2000 prosjekter rundt om i verden. Dr. Chunyu Qiao, sjefforskeren i DRP, et tvinningsfirma, er geolog og materialforsker med mer enn ti års erfaring med sementering av materialer og naturlige og bearbeidede rockeprodukter. Hans ekspertise inkluderer bruk av bildeanalyse og fluorescensmikroskopi for å studere holdbarheten til betong, med spesiell vekt på skaden forårsaket av avisingssalter, alkali-silisiumreaksjoner og kjemisk angrep i renseanlegg.
Post Time: SEP-07-2021